R-7 (Rakete)

Die R-7 (Semjorka, russisch Семёрка) war die weltweit erste Interkontinentalrakete. Sie ist bis heute als im wesentlichen unveränderte Sojus im Einsatz und ist die zuverlässigste und am meisten eingesetzte Trägerrakete in der Raumfahrt überhaupt. Sie wurde ab 1953 in der Sowjetunion, federführend von Sergei Koroljow, gebaut und eingesetzt. Mangels einer offiziellen russischen Bezeichnung wurde im Westen anfangs der DIA-Code SS-6 oder der NATO-Codename Sapwood (engl. für Splintholz) benutzt.

Die erste R-7 hatte eine Höhe von 34 m, einen Durchmesser von 3 m und wog 280 t. Die Rakete hatte zwei Stufen und wurde von Triebwerken angetrieben, die flüssigen Sauerstoff und Kerosin als Treibstoff verwendeten. Als ballistische Rakete konnte eine R-7 ihre Nutzlast bis zu 8.800 km weit tragen, wobei die Treffgenauigkeit bei etwa 5 km lag.

Entwicklung

Die Entwicklung begann im OKB–1 (heute RKK Energija), Kaliningrad (seit 1995 Koroljow) im Jahr 1953 mit dem Ziel, eine zweistufige Interkontinentalrakete mit einer Startmasse von 170 t zu entwerfen, die einen 300 kg schweren Sprengkopf bis zu 8000 km weit tragen kann. Die ersten Bodentests folgten noch 1953, gefolgt von einer weitgehenden Überarbeitung des anfänglichen Designs. Das endgültige Design der R-7 wurde erst im Mai 1954 genehmigt. Der erste Testflug der neuen Rakete, die nun den GRAU-Index 8K71 trug, fand am 15. Mai 1957 vom Kosmodrom Baikonur aus statt. Ein Feuer in einem der Booster führte zu einem Absturz der Rakete 400 km vom Startplatz entfernt. Nach einem weiteren Fehlversuch fand der erste erfolgreiche Testflug am 21. August 1957 statt, wobei die Rakete eine Entfernung von 6000 km zurücklegte. Dieser Testflug wurde am 26. August von der sowjetischen Nachrichtenagentur TASS offiziell bekanntgegeben. Schließlich brachte eine modifizierte Version der R-7 am 4. Oktober 1957 vom Baikonur aus Sputnik 1 in den Erdorbit, den weltweit ersten künstlichen Satelliten. Am 3. November folgte ein weiterer erfolgreicher Start mit Sputnik 2 an Bord.

Nach diesen ersten Tests wurde ersichtlich, dass weitere Modifikationen an der Rakete nötig sind, so dass die Testflüge bis zum Dezember 1959 weitergingen. Die zusätzlichen Modifikationen führten zur verbesserten R-7 mit dem GRAU-Index 8K74, die im Vergleich zur 8K71 leichter war und über bessere Navigationssysteme verfügte. Ferner wies die 8K74 stärkere Triebwerke und eine höhere Treibstoffkapazität auf und kam so auf eine Reichweite von 12000 km und eine Nutzlastkapazität von 5370 kg.

Technik

Soyuz rocket engines.jpg-Rakete, die der R-7 sehr ähnlich sind]] Kernproblem der russischen Raketenentwicklung war zunächst in kurzer Zeit große Nutzlasten (Atomsprengköpfe) interkontinental zu bewegen. Daher wurde intensiv nach leistungsfähigen Konzepten gesucht, bei denen Entwicklungszeit für Raketenmotoren gespart werden konnte. Als das Vielversprechenste zeigte sich die Bündelung gleichartiger Antriebe mit gleichzeitiger Zündung aller Stufen am Boden. So konnte vor dem Abheben der Rakete geprüft werden, ob alle Triebwerke fehlerfrei arbeiten, erst dann wurde die Rakete vom Starttisch freigegeben.

Eine Interkontinentalrakete war jedoch nur mit einem zweistufigen Konzept realisierbar. Dies verwirklichte man durch eine längere Zentralstufe (engl. Core) für das mittlere Triebwerk, die nach der Abtrennung der äußeren vier Stufen (Booster) die Nutzlast weiter beschleunigte. Auch ging man damit dem Problem aus dem Weg, die zweite Stufe der Rakete im Flug zünden zu müssen, was seinerzeit technologisch noch nicht gelöst war.

Die Zentralstufe (2.Stufe) der R-7 verwendete vier RD-108 Raketentriebwerke, die Kerosin und flüssigen Sauerstoff (LOX) verbrannten. Bei den Boostern wurden mit RD-107 fast die gleichen Triebwerke verwendet. Als Steuerung eigneten sich bei der relativ symmetrischen Schubchakteristik einfache Kreiselsysteme mit Zeitschaltelementen. Die Grundrichtung wurde durch einen drehbaren Starttisch vorgegeben. Erst der Start größerer Satelliten auf definierte Umlaufbahnen erforderte Oberstufen.

Da man in den 1950ern noch über keine Erfahrungen im Betrieb und Start größerer Raketen verfügte und Beschädigungen der ziemlich breiten R-7 durch Windstöße befürchtete, entwarfen die Ingenieure für die R-7 einen ausgeklügelten Starttisch, der auch bei ihren Nachfolgern zum Einsatz kam:
Die Rakete stand nicht auf einer Plattform, sondern wurde an ihren seitlichen Boostern so aufgehängt, dass sich die Startarme wie die Blätter einer Blume um sie schlossen; das Prinzip wurde daher auch "Tulpe" genannt. Beim Start öffneten sich die Arme genau in dem Moment, als der Schub der Triebwerke das Eigengewicht der Rakete ausglich und erst dann konnte die Rakete den Starttisch verlassen. Dadurch wurde auch sichergestellt, dass ein Abheben nur dann erfolgte, wenn alle Booster gleichmäßig Schub lieferten. Das Konzept erscheint im Vergleich zu Starttischen späterer Raketen kompliziert, in den fast 50 Jahren des Betriebs der R-7 und ihrer Nachfolger gab es aber keinen Zwischenfall an der Startanlage.

Einsatz als Interkontinentalrakete

Die erste strategische Einheit wurde am 9. Februar 1959 in Plessezk in Dienst gestellt. Am 15. Dezember 1959 startete von Plessezk aus die erste R-7.

Obwohl technisch ein Erfolg, wird R-7 in der Rolle eines Waffensystems als ein Misserfolg angesehen. Insgesamt wurden nur sechs Startplätze in Dienst gestellt, vier in Plessezk und zwei in Baikonur. Die Kosten des Systems waren immens, in erster Linie aufgrund von Schwierigkeiten beim Bau komplexer Startanlagen in entfernten Regionen. Allerdings waren diese enormen Kosten für alle Raketen der ersten Generation aufzubringen, sowohl durch die Sowjetunion als auch durch die USA, die ähnliche Probleme und Fehlschläge bei ihren Raketen-Programmen in Kauf nehmen mussten.

Außer den hohen Betriebskosten traten beim Einsatz von R-7 weitere gravierende Probleme auf. So konnten die Startanlagen der R-7 aufgrund ihrer Größe nicht vor den Kameras der U-2 Spionageflugzeuge versteckt werden und wären daher im Falle eines Nuklearkrieges schnell zerstört worden. Außerdem brauchte eine einzelne R-7 etwa zwanzig Stunden für die Startvorbereitung und konnte aufgrund des Tieftemperatur-Treibstoffes nicht länger als einen Tag auf der Startrampe verbleiben. Somit konnten sowjetische Interkontinentalraketen nicht in ständiger Gefechtsbereitschaft gehalten werden und wären im Konfliktfall wahrscheinlich noch vor dem Start durch US-Bomber zerstört worden. Der Misserfolg der R-7 bewog die Sowjetunion zu einer schnellen Entwicklung von Interkontinentalraketen zweiter Generation.

Die 8K71 und 8K74 Varianten wurden unter den Bezeichnungen R-7 und R-7A produziert. Die Raketen wurden erst 1962 im vollen Umfang in Dienst gestellt und bereits 1968 wieder ausgemustert.

Einsatz als Trägerrakete

Obwohl als Waffensystem ein Misserfolg, wurde R-7 zu einer Familie von Trägerraketen für die Raumfahrt weiterentwickelt, die seitdem intensiv zum Starten von unterschiedlichsten Nutzlasten, u.a. von bemannten Raumschiffen und interplanetaren Raumsonden bis heute eingesetzt wird. Der erste Satellit wurde noch mit einer gewöhnlichen R-7 gestartet, die dadurch den Namen Sputnik erhielt. Lediglich die Sektion der Rakete, die den Sprengkopf und die Flugsteuerung enthielt, wurde abgebaut und an ihre Stelle kam ein kleinerer konischer Adapter, der nur die für einen Flug notwendigsten Systeme enthielt. Später entstand durch Modifizierungen an den Triebwerken die Sputnik-3 Rakete, die nach einem anfänglichen Fehlstart am 15. Mai 1958 den Sputnik-3 Satelliten ins All beförderte. Die weiteren Modifizierungen der R-7 betrafen das Hinzufügen von neuen Stufen, neue Triebwerke usw. Im Laufe der Jahre entstanden mehrere Varianten der Trägerraketen, die ständig modifiziert wurden und heute zu den weltweit robustesten und zuverlässigsten Raketen zählen:

GPN-2002-000184.png

Wostok: eine R-7 mit einer zusätzlichen dritten Stufe, Erststart 1958, heute nicht mehr im Einsatz

Luna: eine andere Bezeichnung einer frühen Version der Wostok, startete die ersten Lunik-Sonden, heute nicht mehr im Einsatz

Molnija: eine R-7 mit einer neuen und größeren dritten Stufe und einer vierten Stufe für hochfliegende Satelliten und interplanetare Raumsonden, Erststart 1960, bis heute im Einsatz

Woschod: eine Molnija ohne die vierte Stufe für Nutzlasten in niedrige Orbits, Erststart 1963, heute nicht mehr im Einsatz

Poljot: eine zweistufige Version der Woschod, Erststart 1963, heute nicht mehr im Einsatz

Sojus: eine leicht modifizierte Woschod, Erststart 1966, bis heute im Einsatz

Sojus-Fregat: eine Sojus mit zusätzlicher vierten Stufe (Fregat) für hochfliegende Satelliten und interplanetare Raumsonden, Erststart 2000, bis heute im Einsatz

Sojus 2: eine Sojus mit digitaler Flugsteuerung und neuer dritten Stufe, Erststart 2004

Jamal/Aurora/Onega/Sojus 3: geplante bzw. vorgeschlagene Weiterentwicklungen der Sojus, die über eine Zentralstufe mit größerem Durchmesser, neue Drittstufe, andere Triebwerke und eine gegenüber der Sojus etwa um 1/4 höhere Startmasse verfügen, derzeit in der Konzeptstudie-Phase

Daten der Trägerraketen auf der Basis der R-7

Stand: 16. August 2005

- bgcolor="#FFDEAD"	Träger:	GRAU-Index(ru):	Stufen:	Länge (m):	Durchmesser (m):	Masse (kg):	Anzahl der Starts:	mit Fehlfunktion:	in Baikonur:	in Plessetzk:
ICBM R-7	8K71	2		10.300		26	9	26	0
Sputnik	8К71ПС	2	29.167	10.300	267.000	2	0	2	0
Sputnik-3	8А91	2	31.000	10.300	269.300
Wostok	8К72К	3	38.246	10.300	287.000	26	8	26	0
ICBM R-7A	8К74	2		10.300		28	2	25	3
Wostok-2	8А92	3	38.246	10.300	287.000	45	5	39	6
Wostok-2A	11А510	2	38.246	10.300	287.000	2	0	2	0
Wostok-2М	8А92М	3	38.246	10.300	287.000	94	2	14	80
Woschod	11A57	3	44.628	10.300	298.400	299	14	138	3
Luna	8К72	3	33.500	10.300	279.000	2	1	2	0
Molnija	8К78	4	43.440	10.300	305.000	40	11	40	0
Molnija-М	8К78М	4	43.440	10.300	305.000	275	1	53	222
Poljot	11A59	2	30.000	10.300	277.000	2	0	2	0
Sojus	11А511	3	50.670	10.300	308.000	32	2	32	0
Sojus-2	14А14	3	50.670	10.300	311.000	1	0	0	1
Sojus-2 mit Ikar- Oberstufe	14А14	4	45.783	10.300	311.000	0	0	0	0
Sojus-2 mit Fregat-Oberstufe	14А14	4	45.783	10.300	311.000	0	0	0	0
Sojus-L	11А511Л	3	44.000	10.300	305.000	3	0	3	0
Sojus-М	11А511М	3	50.670	10.300	310.000	8	0	0	8
Sojus-U	11А511У	3	51.100	10.300	313.000	726	20	295	434
Sojus-U mit Ikar-Oberstufe	11А511У	4	47.285	10.300	308.000	6	0	6	0
Sojus-U mit Fregat-Oberstufe	11А511У	4	46.645	10.300	308.000	4	0	4	0
Sojus-U2	11А511У2	3	51.100	10.300	313.000	70	0	70	0
Sojus FG	11А511ФГ	3	49.476	10.300	305.000	10	0	10	0
Sojus FG mit Fregat-Oberstufe	11А511ФГ	4	42.463	10.300	305.000	3	0	3	0

Weblinks

Rakete R-7 von S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia, früher OKB-1
R-7 und ihre Nachfolger von Bernd Leitenberger
Herstellerwerk